СИНТЕЗ ПЕНТАГИДРАТА ТИОСУЛЬФАТА НАТРИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИЕЙ СИСТЕМЫ S−Na2SO3
Аннотация
Механической активацией в шаровой 2-х барабанной планетарной мельнице «Активатор−2SL» водной суспензии серы (S) в эквимолярном растворе сульфита натрия (Na2SO3) по реакции Na2SO3 + S = Na2S2O3 осуществлен механохимический синтез пентагидрата тиосульфата натрия (Na2S2O3·5H2O). В качестве механохимических реакторов для синтеза Na2S2O3·5H2O были выбраны следующие фурнитуры (балансировка барабанов осуществлялась соответствующей шаровой загрузкой): (i) барабан из нержавеющей стали объемом 250 мл и комбинированная шаровая загрузка (диаметр шаров 1 см) из нитрида кремния (30 штук) и карбида вольфрама (20 шт); (ii) барабан из нитрида кремния объемом 80 мл и шаровая загрузка из карбида вольфрама в количестве 30 шт. Такой выбор минимизировал коррозию фурнитуры в растворе. Процесс синтеза проводится механической активацией серы не менее 35 мин при частоте вращения водила мельницы не менее 350 об/мин. Получение Na2S2O3·5H2O включает взаимодействие элементной серы с раствором сульфита натрия в присутствии аммиака, фильтрование суспензии и кристаллизацию целевого продукта. Рентгенофазовый анализ продуктов кристаллизации фильтратов из барабанов (i) и (ii) показал наличие только одной фазы, а именно, рефлексов Na2S2O3·5H2O. Термическим анализом определено, что различие продуктов кристаллизации в (i) и (ii) состоит в разном содержании кристаллизационной воды: процент потери веса образца из (i) многократно превышает таковую из (ii). С применением метода йодометрического титрования установлено, что при относительно мягких и непродолжительных условиях механической активации степень протекания реакции образования пентагидрата тиосульфата натрия в растворе-суспензии составляет ~95%.
Для цитирования:
Уракаев Ф.Х. Синтез пентагидрата тиосульфата натрия механической активацией системы S−Na2SO3. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 8. С. 37-42.
Литература
Kumar R., Nair K.K., Alam M.I., Gogoi R., Singh P.K., Srivastava C., Yadav S., Gopal M., Chaudhary S.R., Pradhan S., Goswami A. A simple method for estimation of sulphur in nanoformulations by UV spectrophotometry. Current Science. 2011. V. 100. N 10. P. 1542-1546. http://www.currentscience.ac.in/Volumes/100/10/1542.pdf.
La Mer V.K. Nucleation in phase transitions. Industrial and Engineering Chemistry. 1952. V. 44. N 6. P. 1270-1277. DOI: 10.1021/ie50510a027.
Urakaev F.Kh. Preparation, simulation and applications of monodisperse sulphur particles (overview). Internat. J. Computat. Mat. Sci. and Surface Eng. 2011. V. 4. N 1. P. 69-86. DOI: 10.1504/IJCMSSE.2011.037354.
Urakaev F.Kh. Numerical simulation of a new mechanochemical method for the formation of amorphous solids and nanocompo-sites. Mendeleev Commun. 2005. V. 15. N 3. P. 106-111. DOI: 10.1070/MC2005v015n03ABEH001956.
Roy Choudhury S., Goswami A. Supramolecular reactive sulphur nanoparticles: A novel and efficient antimicrobial agent. J. Appl. Microbiol. 2013. V. 114. N 1. P. 1-10. doi:10.1111/j.1365-2672.2012.05422.x.
Suleiman M., Ali A.A., Hussein A., Hammouti B., Hadda T.B., Warad I. Sulfur nanoparticles: Synthesis, characterizations and their applications. J. Mat. Envir. Sci. 2013. V. 4. N 6. P. 1029-1033. http://www.jmaterenvironsci.com/Document/ vol4/vol4_N6/139-JMES-554-2013-Warad.pdf.
Massalimov I.A., Khusainov A.N., Zaiynitdinova R.M., Musavirova L.R., Zaripova L.R., Mustafin A.G. Chemical precipi-tation of sulfur nanoparticles from aqueous solutions. Russ. J. Appl. Chem. 2014. V. 87. N 6. P. 700-708. DOI: 10.1134/S1070427214060068.
Bura-Nakić E., Marguš M., Jurašin D., Milanović, I., Ciglenečki- Jušić I. Chronoamperometric study of elemental sulphur (S) nanoparticles (NPs) in NaCl water solution: new methodology for S NPs sizing and detection. Geochem. Transact. 2015. V. 16. N 1. P. 1-9. doi: 10.1186/s12932-015-0016-2.
Suleiman M., Al-Masri M., Al Ali A., Aref D., Hussein A., Saadeddin I., Warad I. Synthesis of nano-sized sulfur nanoparti-cles and their antibacterial activities. J. Mat. Envir. Sci. 2015. V. 6. N 2. P. 513-518. http://www.jmaterenviron-sci.com/Document/vol6/vol6_N2/60-JMES-1108-2014-Su-leiman.pdf.
Massalimov I., Medvedev Yu., Urakaev F., Ahmed I.S.A., Burkitbayev M., Uralbekov B. Antifungal activity of inorganic micro-and nanoparticles against pathogenic Fungi compared with some traditional organic drugs. Am.-Eur. J. Agricult. Envir. Sci. 2016. V. 16. N 4. P. 652-662. DOI: 10.5829/idosi.aejaes.2016.16.4.12902.
Urakaev F.Kh., Bulavchenko A.I., Uralbekov B.M., Massalimov I.A., Tatykaev B.B., Bolatov A.K., Zharlykasimova D.N., Burkitbayev M.M. Mechanochemical synthesis of colloidal sulphur particles in the Na2S2O3−H2(C4H4O4)−Na2SO3 sys-tem. Colloid J. 2016. V. 78. N 2. P. 210-219. DOI: 10.1134/S1061933X16020150.
Hariz I.B., Ayni F.A., Monser L. Removal of sulfur compounds from petroleum refinery wastewater through adsorption on modified activated carbon. Water Sci. Technol. 2014. V. 70. N 8. P. 1376-1382. doi: 10.2166/wst.2014.384.
Reid M.L., Warren L.A. S reactivity of an oil sands composite tailings deposit undergoing reclamation wetland construction. J. Envir. Management. 2016. V. 166. January 15. P. 321-329. doi: 10.1016/j.jenvman.2015.10.014.
Small C.C., Cho S., Hashisho Z., Ulrich A.C. Emissions from oil sands tailings ponds: Review of tailings pond parameters and emission estimates (Review). J. Petrol. Sci. Eng. 2015. V. 127. March 01. P. 490-501. DOI: 10.1016/j.petrol.2014.11.020.
Andersson J.T. Ein problematisches element? Schwefel in erdöl [A problematic element? Sulfur in crude oils]. Chemie in Un-serer Zeit. 2005. V. 39. N 2. P. 116-120. DOI: 10.1002/ciuz.200400310.
Gangwal S.K. Desulfurization for Fuel Cells (Book Chapter). Fuel Cells: Technologies for Fuel Processing. 2011. P. 317-360 (Book Chapter). doi:10.1016/B978-0-444-53563-4.10011-2.
Pasel J., Peters R. Desulfurization for Fuel-Cell Systems (Book Chapter). Fuel Cell Science and Engineering: Materials, Pro-cesses, Systems and Technology. 2012. V. 2. 26 April. P. 1011-1044 (Book Chapter). DOI: 10.1002/9783527650248.ch34.
Song C., Ma X. Desulfurization Technologies (Book Chapter). Hydrogen and Syngas Production and Purification Technologies. 2009. 30 November. P. 219-310 (Book Chapter). DOI: 10.1002/9780470561256.ch5.
Solomin, V.A., Bishimbaeva G.K., Lyapunov V.V., Zhumabekova S.O., Dzhusipbekov U.Zh., Umbetova Sh.M., Dzhakhmetov E.A. Molecular composition of sulfur-containing waste from desulfurization of Tengiz crude oil. Russ. J. Appl. Chem. 2003. V. 76. N 10. P. 1683-1685. DOI: 10.1023/B:RJAC.0000015738.86443.86.
Bishimbayeva G., Umbetova Sh., Sartayev D. Tengiz sulfur as raw materials for innovative material based on modified poly-meric sulfur. Vestn. KazNTU. Khuimiko-Metallurg. Nauki. 2015. N 4 (110). P. 529-535 (in Russian).
Prunier J.P. Manufacture of sodium thiosulphate. Patent US 1854762. Patented Apr. 19, 1932 (publ. 1932).
Farr H.V., Ruhoff J.R. Ammonium thiosulfate. Patent US 2412607. Patented Dec. 17, 1946 (publ. 1946).
Levenson G.I.P. Manufacture of sodium thiosulphate from sodium sulfite and sulfur in presence of cationic surface active organic bromides. Patent US 2763531. Patented Sept. 18, 1956 (publ. 1956).
Donaldson G.W., Johnston F.J. The reaction of colloidal sulfur with sulfite. J. Phys. Chem. 1969. V. 73. N 6. P. 2064-2068. DOI: 10.1021/j100726a074.
Ezhak O.L., Klochko T.V., Odarchenko L.N., Plakidin V.L., Kozhushkova L.I., Revenko L.G. Method of sodium thiosul-fate obtaining. Patent SU 945065. Bull. 1987. N 3. (in Russian).
Racheva I.V., Serikova E.A. Method of sodium thiosulfate obtaining. Patent SU 1279954. Bull. 1986. N 48 (in Russian).
Laptev E.N., Kirilenko V.N., Zaporozhets A.V., Basova A.G., Murin V.I., Zinovieva L.M., Galanin I.A. Method of sodium thiosulfate obtaining. Patent SU 945065. Bull. 1982. N 27. (in Russian).
Urakaev F.Kh. Mineral processing by the abrasive-reactive wear. Internat. J. Mineral Processing. 2009. V. 92. N 1-2.
P. 58-66. doi:10.1016/j.minpro.2009.02.010.
Urakaev F.Kh., Boldyrev V.V. Mechanism and kinetics of mechanochemical processes in comminuting devices. 1. Theory. Powder Technology. 2000. V. 107. N 1-2. P. 93-107. doi:10.1016/S0032-5910(99)00175-8.
Chemical Encyclopedia. Ed. I.L.Knunyants. М.: Sovetskaya entsiklopediya. 1990. 671 p (in Russian).
Uraz A.A., Armagan N. An X-ray diffraction study of sodium thiosulphate pentahydrate, Na2S2O3.5H2O. Acta Crystallographi-ca. 1977. V. B 33. N 5. P. 1396-1399. doi:10.1107/S0567740877006153.
Urakaev F.Kh., Boldyrev V.V. Mechanism and kinetics of mechanochemical processes in comminuting devices. 2. Applications of the theory. Experiment. Powder Technology. 2000. V. 107. N 3. P. 197-206. doi:10.1016/S0032-5910(99)00200-4.
Erdey L., Simon J., Gál S., Liptay G. Thermoanalytical properties of analytical-grade reagents-IVA: Sodium salts. Talanta. 1966. V. 13. N 1. P. 67-80. doi:10.1016/0039-9140(66)80127-3.
Jaszczak-Figiel B., Gontarz Z. Stages of thermal decomposition of sodium oxo-salts of sulphur. J. Thermal Analysis and Calorimetry. 2009. V. 96. N 1. P. 147-154. DOI: 10.1007/s10973-008-9195-8.
Dzharlykasimova D.N., Burkitbayev M.M., Galieva P.A., Uralbekov B.M., Urakaev F.Kh. Mechanochemical Synthesis of Anhydrous Sodium Thiosulphate. Khim v Interesakh Ustoiychivogo Razvitiya. 2016. V. 22. N 2. P. 225-228 (in Russian). DOI: 10.15372/KhUR20160215.
